CN106831842A - 一种橡胶添加剂及其制备和应用 - Google Patents
一种橡胶添加剂及其制备和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106831842A CN106831842A CN201611250228.1A CN201611250228A CN106831842A CN 106831842 A CN106831842 A CN 106831842A CN 201611250228 A CN201611250228 A CN 201611250228A CN 106831842 A CN106831842 A CN 106831842A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rubber
- solution
- rubber additive
- product
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 117
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 107
- 239000000344 soap Substances 0.000 claims description 33
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 29
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 20
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 10
- 239000004411 aluminium Chemical group 0.000 claims description 10
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 claims description 10
- -1 Hydroxyl Chemical group 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 7
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 5
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 3
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical group [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical group C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 2
- 235000013599 spices Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Chemical group 0.000 claims description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical group [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 claims 4
- 239000006071 cream Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 68
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 26
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 25
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 16
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- GNHOJBNSNUXZQA-UHFFFAOYSA-J potassium aluminium sulfate dodecahydrate Chemical class O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Al+3].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O GNHOJBNSNUXZQA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 9
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009938 salting Methods 0.000 description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- ULQISTXYYBZJSJ-UHFFFAOYSA-N 12-hydroxyoctadecanoic acid Chemical class CCCCCCC(O)CCCCCCCCCCC(O)=O ULQISTXYYBZJSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GLDQAMYCGOIJDV-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydroxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(O)=C1O GLDQAMYCGOIJDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- LODHFNUFVRVKTH-ZHACJKMWSA-N 2-hydroxy-n'-[(e)-3-phenylprop-2-enoyl]benzohydrazide Chemical compound OC1=CC=CC=C1C(=O)NNC(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 LODHFNUFVRVKTH-ZHACJKMWSA-N 0.000 description 4
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N D-gluconic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 4
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N Salicylic acid Natural products OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 229920003244 diene elastomer Polymers 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 description 4
- 229940095696 soap product Drugs 0.000 description 4
- YNQGVRJFSHTULP-UHFFFAOYSA-N Jalapinolin-saeure Natural products CCCCCC(O)CCCCCCCCCC(O)=O YNQGVRJFSHTULP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- YNQGVRJFSHTULP-HNNXBMFYSA-N jalapinolic acid Chemical compound CCCCC[C@H](O)CCCCCCCCCC(O)=O YNQGVRJFSHTULP-HNNXBMFYSA-N 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- YJCJVMMDTBEITC-UHFFFAOYSA-N 10-hydroxycapric acid Chemical class OCCCCCCCCCC(O)=O YJCJVMMDTBEITC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VVZQUDLVSVTHGK-UHFFFAOYSA-N 11-hydroxyicosanoic acid Chemical class CCCCCCCCCC(O)CCCCCCCCCC(O)=O VVZQUDLVSVTHGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000005174 2,4-dihydroxybenzoic acids Chemical class 0.000 description 2
- ADWDLUCFMZILNY-UHFFFAOYSA-N 6-hydroxynonadecanoic acid Chemical class CCCCCCCCCCCCCC(O)CCCCC(O)=O ADWDLUCFMZILNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WRTWMSFJRQQOFI-UHFFFAOYSA-N 8,19-dihydroxynonadecanoic acid Chemical class OCCCCCCCCCCCC(O)CCCCCCC(O)=O WRTWMSFJRQQOFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VIQDMENBCDLKMA-UHFFFAOYSA-N 9,19-dihydroxynonadecanoic acid Chemical compound OCCCCCCCCCCC(O)CCCCCCCC(O)=O VIQDMENBCDLKMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 2
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PFTAWBLQPZVEMU-DZGCQCFKSA-N (+)-catechin Chemical compound C1([C@H]2OC3=CC(O)=CC(O)=C3C[C@@H]2O)=CC=C(O)C(O)=C1 PFTAWBLQPZVEMU-DZGCQCFKSA-N 0.000 description 1
- PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 16-Epiaffinine Natural products C1C(C2=CC=CC=C2N2)=C2C(=O)CC2C(=CC)CN(C)C1C2CO PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000005166 2-hydroxybenzoic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000005177 3,4-dihydroxybenzoic acids Chemical class 0.000 description 1
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000080767 Areca catechu Species 0.000 description 1
- 235000006226 Areca catechu Nutrition 0.000 description 1
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical group OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004135 Bone phosphate Substances 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPMOMNOACDYASF-UECMSYGKSA-K CCCCCCCCCC/C=C/CCCCCCCC(O[Al](O)OC(C(CC1)=CC=C1[N]#C)=O)=O Chemical compound CCCCCCCCCC/C=C/CCCCCCCC(O[Al](O)OC(C(CC1)=CC=C1[N]#C)=O)=O ZPMOMNOACDYASF-UECMSYGKSA-K 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- RINSJDWDXSWUOK-UHFFFAOYSA-N OC(=O)C1=CC=C(O)C(O)=C1.OC(=O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(O)C(O)=C1.OC(=O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 RINSJDWDXSWUOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000007902 Primary cutaneous amyloidosis Diseases 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N aluminium isopropoxide Chemical compound [Al+3].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] SMZOGRDCAXLAAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 159000000013 aluminium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000329 aluminium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001734 carboxylic acid salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Chemical group 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical group [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000001261 hydroxy acids Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 150000002475 indoles Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000002885 octadecanoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 208000014670 posterior cortical atrophy Diseases 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000010058 rubber compounding Methods 0.000 description 1
- 238000010057 rubber processing Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000606 toothpaste Substances 0.000 description 1
- 229940034610 toothpaste Drugs 0.000 description 1
- PVNIQBQSYATKKL-UHFFFAOYSA-N tripalmitin Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC PVNIQBQSYATKKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
- C07F5/06—Aluminium compounds
- C07F5/069—Aluminium compounds without C-aluminium linkages
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A43—FOOTWEAR
- A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
- A43B13/00—Soles; Sole-and-heel integral units
- A43B13/02—Soles; Sole-and-heel integral units characterised by the material
- A43B13/04—Plastics, rubber or vulcanised fibre
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
- A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
- A61K8/30—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds
- A61K8/58—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, halogen, oxygen, nitrogen, sulfur or phosphorus
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
- A61Q11/00—Preparations for care of the teeth, of the oral cavity or of dentures; Dentifrices, e.g. toothpastes; Mouth rinses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
- A61Q19/00—Preparations for care of the skin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
- B60C1/0016—Compositions of the tread
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/0091—Complexes with metal-heteroatom-bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L7/00—Compositions of natural rubber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D9/00—Compositions of detergents based essentially on soap
- C11D9/04—Compositions of detergents based essentially on soap containing compounding ingredients other than soaps
- C11D9/22—Organic compounds, e.g. vitamins
- C11D9/26—Organic compounds, e.g. vitamins containing oxygen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2800/00—Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
- A61K2800/10—General cosmetic use
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Birds (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种橡胶添加剂及其制备和应用，所述的橡胶添加剂的结构式为：其中，M为氧化态为+3或者+4的金属，R1为C5～C50的脂肪链，R2和R3为碳原子数0～50的脂肪链，R4为芳香环化合物，m、n为正整数，x为0或1，y为1或2，且x与y的和为2。本发明的橡胶添加剂用于橡胶制备时，所得橡胶拉伸强度和抗湿滑性能等显著增强，橡胶损耗因子下降。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎橡胶添加剂领域，尤其是涉及一种橡胶添加剂及其制备和应用。
背景技术
在轮胎工业中，橡胶配方的设计要考虑不同性质的平衡，例如抗撕裂强度、滚动阻力和牵引力。通常来说，改变一种成分以提高这些性质中的一种或多种往往导致至其他性质的降低。橡胶材料具有良好的弹性和化学稳定性。补强剂的加入又可显著改善橡胶的物理力学性能，提高其硬度，拉伸强度，剪切强度及抗磨损性等物理性能，同时也会改变橡胶的粘弹性，使其流变行为更加复杂。
此外，抗湿滑性能是轮胎的一个重要指标。汽车在有水的路面行驶时，由于水的存在，轮胎的抓地力会大幅度下降。这不仅仅影响汽车的牵引力，更会影响汽车在紧急刹车时的制动距离，影响驾驶的安全性。因此，抗湿滑性是衡量轮胎湿牵引力和行驶安全性的重要指标。找到一种橡胶添加剂，既能提高橡胶的模量和抗湿滑性能，又能降低损耗因子对于绿色轮胎的成功制备十分重要。
用于工业的铝酸皂通常含有多种成分，如氧化铝，脂肪酸，单脂肪酸铝皂和双脂肪酸铝皂(McBain J W,McClatchie W L.The Probable Non-Existence of NormalTribasic Aluminum Soaps Such as Aluminum Tripalmitate[J].Journal of theAmerican Chemical Society,1932,54(8):3266-3268)。其中发挥功效的成分是双脂肪酸铝皂(Harple W W,Wiberley S E,Bauer W H.Infrared Absorption Spectra ofAluminum Soaps[J].Analytical Chemistry,1952,24(4):635-638)。研究已表明(N.Pilpel,Chem.Rev.63(1963)221)不同碳链长度的双脂肪酸铝皂在有机分散剂中表现出相似的性质，即可以在碳氢化合物中溶胀和溶解形成透明凝胶。
文献中报道了两种合成双脂肪酸铝皂的方法。第一种是湿法制备(J.W.McBrain,W.L.McClatchie,J.Am.Chem.Soc.54(1932)3266)，双脂肪酸铝皂由脂肪酸钠盐和一种铝盐在极性溶液中通过置换反应反应得到。另一种方法是干法制备，由Mehrotra(R.C.Mehrotra,Nature 172(1953)74)发明，这种方法中，有机溶剂中的异丙醇铝和脂肪酸在氮气氛围下反应，然后减压蒸馏去掉异丙醇得到铝皂产物。干法制备用于制备三脂肪酸铝皂更加有效。
现有的专利中公开了很多橡胶添加剂，其能够对橡胶的拉伸强度等方面产生很好的效果，但是在抗湿滑性能方面的研究则明显不够。如中国专利CN 105418966A公开了一种引入橡胶组合物的金属皂及金属皂引入橡胶组合物的方法。一种组合物包括二烯橡胶和金属皂，金属皂中的金属离子为具有氧化态为+3或+4的金属，制造橡胶组合物的方法包括将极性溶剂、碱和羧酸组合并将这些混合，以形成溶液A。将溶液形式的金属离子源加入到溶液A中，由此混合形成产物A。金属离子源中的金属选自由具有氧化态为+3或+4的金属组成的组。将产物从溶液A中分离，然后与二烯橡胶组合物组合，以形成有用的制品。
本发明的金属皂用在二烯橡胶等胎面配方中，可以显著的提高橡胶的拉伸性能，抗撕裂性能和抗湿滑性能，并可以降低损耗因子。
发明内容
本发明的目的就是为了改进橡胶加工和成品性能而提供一种橡胶添加剂及其制备和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种橡胶添加剂，其化学结构式为：
其中，金属M的氧化态为+3或者+4，R1为碳原子数为5-50的脂肪链，R1上带有羟基，R1中的羟基为仲羟基或叔羟基。m为大于或等于1的正整数。R2和R3为碳原子数为0-50的脂肪链，R4为芳香环化合物，羟基(OH-)可接在R2，R3或R4上，或者同时接在R2，R3，R4上，羟基数量n为大于或等于1的正整数，x为0或1，y为1或2，x与y的和为2。
表示羟基(OH-)可接在R2，R3或R4上，或者同时接在R2、R3或R4中两个或三个上。接在R2，R3或R4上的羟基数量可为1个或多个。
作为上述方案的优选，所述的芳香环化合物为苯、吲哚或苯环多聚体。常用的苯环多聚物有萘、蒽等，还可以是富勒烯或石墨烯等结构。
作为上述方案的优选，所述的金属M选自以下金属元素中的一种：
元素周期表中ⅠB至ⅧB族的金属，或ⅢA至ⅥA族的金属；更优选的，所述的金属M为铁、钛、铝、钴或钒。
作为上述方案的优选，-R3-基团、-R2-基团均与-R4-基团中的苯环连接。连接方式优选为间位或对位连接。更优选的，为对位连接。
一种橡胶添加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取脂肪族羧酸和碱置于极性溶剂中，加热反应，直至溶液完全透明，得到脂肪族羧酸盐产物的溶液A；
(2)取芳香族羧酸和碱置于极性溶剂中，加热反应，直至溶液完全透明，得到生成芳香族羧酸盐产物的溶液B；
(3)取溶液A，或溶液A与溶液B的混合溶液，作为反应溶液，在搅拌条件下，倒入金属M盐溶液，反应得到固体产物，过滤，洗涤，干燥，即得到目的产物橡胶添加剂；
所述的脂肪族羧酸的结构式为：(OH)m-R1-COOH；
所述的芳香族羧酸的结构式为：
作为上述方案的优选，所述的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠或氨水中的一种；
所述的极性溶剂选自水、四氢呋喃、丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙酸、正丁醇、异丙醇、丙醇、乙醇或甲醇中一种。
作为上述方案的优选，步骤(2)中所述的带有羟基的芳香族羧酸为在芳香醇的苯环上取代有一个C1～C30的脂肪酸。
作为上述方案的优选，步骤(1)中所述的带有羟基的脂肪族羧酸选自11-羟基十六烷酸，16-羟基十七烷酸，12-羟基十八烷酸，6-羟基十九烷酸，11-羟基二十烷酸，2-羟基二十七烷酸，9,18-二羟基十八烷酸，11,18-二羟基十八烷酸，8,19-二羟基十九烷酸，9,19-二羟基十九烷酸，10-羟基癸酸，反-10-羟基-2-癸烯酸或葡萄糖酸中的一种；
步骤(2)中所述的带有羟基的芳香族羧酸选自2-羟基苯甲酸，4-羟基苯甲酸，3,4-二羟基苯甲酸(原儿茶酸)，3,4,5-三羟基苯甲酸(没食子酸)，2,4-二羟基苯甲酸，苯邻二酚-3-羧酸(焦儿茶酸)中的一种。
作为上述方案的优选，步骤(1)中添加的带有羟基的脂肪族羧酸与碱的摩尔比为(1～2)：1，碱在极性溶剂中的浓度为0.1～0.2mol/L，加热反应的工艺条件为：加热至90℃并剧烈搅拌1h；
步骤(2)中添加的带羟基的芳香族羧酸与碱的摩尔比为(1～2)：1，碱在极性溶剂中的浓度为0.1～0.2mol/L，加热反应的工艺条件为：加热至90℃并剧烈搅拌1h；
步骤(3)中步骤(3)中：
金属M盐溶液的浓度为0.15～0.25mol/L，洗涤后干燥的工艺条件为：先在100℃下真空干燥12小时后再在110℃下继续真空干燥12小时；
当反应溶液为溶液A与溶液B的混合溶液时，溶液A、溶液B和金属M盐溶液三者的添加量的体积比为(0.8～1.2):(0.8～1.2):1；
反应溶液为溶液A时，溶液A与金属盐溶液的添加量的体积比为1～2:1。
作为上述方案的优选，金属M盐溶液的浓度为0.15～0.25mol/L，金属M盐溶液倒入的速度为：每秒倒入总的金属M盐溶液体积量的1％，洗涤后干燥的工艺条件为：先在100℃下真空干燥12小时后再在110℃下继续真空干燥12小时。
橡胶添加剂用于轮胎橡胶、鞋底橡胶、减震橡胶、涂料或日化品的制备。
所述的橡胶添加剂用于轮胎橡胶、鞋底橡胶或减震橡胶制备时，对应适用的橡胶基质为丁苯橡胶，丁腈橡胶，天然橡胶，有机硅橡胶，聚氨酯橡胶或异丙橡胶等，包括热塑性弹性体或发泡弹性体。
所述的橡胶添加剂用于轮胎橡胶制备时，每100重量份的橡胶基质中添加有1～200份的所述橡胶添加剂。
所述的橡胶添加剂用于涂料制备时，对应适用的涂料为丙烯酸类，聚氨酯类，聚醚类或环氧类涂料等。
所述的橡胶添加剂用于日化品制备时，对应适用的日化品为化妆品，香料，肥皂或牙膏等。
以下推论不受任何理论的约束：本发明制得的金属皂用于制备橡胶时，R1基团中的脂肪链结构能与橡胶分子发生纠缠反应，羟基能够亲和橡胶常用的补强填料(如炭黑、白炭黑等)表面的羟基等基团，而橡胶的补强填料中的炭黑等因为易形成类似于石墨烯的结构，R4中的芳香环的结构与这种类似石墨烯的结构有很好的亲和力，从而能够减少橡胶中炭黑三维网状机构的产生，有利于炭黑在橡胶基质中分散，能够促进炭黑等填料在橡胶基质中的分散与结合，进而使得橡胶在拉伸强度、抗湿滑性能上有着明显增强。
本发明中带有羟基的脂肪族羧酸与碱溶液生成相应的羧酸盐溶液，带羟基的芳香族羧酸与碱溶液也生成相应的脂肪酸盐溶液，通过将两者混合后与金属M盐溶液反应，在搅拌加热条件下使得金属M盐溶液的金属离子与羧酸基团进行缔合，从而生成金属皂。
本发明的金属皂用在二烯橡胶等胎面配方中，可以显著的提高橡胶的拉伸性能，抗撕裂性能和抗湿滑性能，并可以降低损耗因子。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种橡胶添加剂，其化学结构式为：
上述金属皂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和8g氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入27.6g 4-羟基苯甲酸(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液A)
(2)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和8g氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入60.1g 12-羟基硬脂酸(纯度≥80％，购自TCI)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液B)
(3)再取一个2L的烧杯，向其中加入1L蒸馏水和94.9g十二水硫酸铝钾(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液C)
(4)然后将溶液A和溶液B混合得到溶液D。最后在剧烈搅拌溶液D的情况下，将溶液C以10mL/s的速度缓缓倒入溶液D中，得到白色固体产物。将所得的白色固体产物用蒸馏水洗5遍，然后将其放入真空烘箱100℃真空干燥12小时后将烘箱温度升至110℃继续真空干燥12小时。最终产物为白色粉末。
实施例2
一种橡胶添加剂，其化学结构式为：
上述金属皂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和8g氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入30.8g 3,4-二羟基苯甲酸(纯度≥97％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液A)
(2)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和8g氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入60.1g 12-羟基硬脂酸(纯度≥80％，购自TCI)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液B)
(3)再取一个2L的烧杯，向其中加入1L蒸馏水和94.9g十二水硫酸铝钾(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液C)
(4)然后将溶液A和溶液B混合得到溶液D。最后在剧烈搅拌溶液D的情况下，将溶液C以10mL/s的速度缓缓倒入溶液D中，得到白色固体产物。将所得的白色固体产物用蒸馏水洗5遍，然后将其放入真空烘箱100℃真空干燥12小时后将烘箱温度升至110℃继续真空干燥12小时。最终产物为白色粉末。
实施例3
一种橡胶添加剂，其化学结构式为：
上述金属皂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和8g氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入37.6g没食子酸(纯度≥98％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液A)
(2)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和8g氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入60.1g 12-羟基硬脂酸(纯度≥80％，购自TCI)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液B)
(3)再取一个2L的烧杯，向其中加入1L蒸馏水和94.9g十二水硫酸铝钾(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液C)
(4)然后将溶液A和溶液B混合得到溶液D。最后在剧烈搅拌溶液D的情况下，将溶液C以10mL/s的速度缓缓倒入溶液D中，得到米黄色固体产物。将所得的白色固体产物用蒸馏水洗5遍，然后将其放入真空烘箱100℃真空干燥12小时后将烘箱温度升至110℃继续真空干燥12小时。最终产物为米黄色粉末。
实施例4
一种橡胶添加剂，其化学结构式为：
上述金属皂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和16g氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入120.19g 12-羟基硬脂酸(纯度≥80％，购自TCI)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液A)
(2)再取一个2L的烧杯，向其中加入1L蒸馏水和94.9g十二水硫酸铝钾(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液B)
(3)然后将溶液A和溶液B混合得到溶液C。最后在剧烈搅拌溶液C的情况下，将溶液B以10mL/s的速度缓缓倒入溶液A中，得到白色固体产物。将所得的白色固体产物用蒸馏水洗5遍，然后将其放入真空烘箱100℃真空干燥12小时后将烘箱温度升至110℃继续真空干燥12小时。最终产物为白色粉末。
实施例5
一种橡胶添加剂，其化学结构式为：
上述金属皂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和128.18g蓖麻油酸钠(纯度≥90％，购自TCI)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液A)
(2)再取一个2L的烧杯，向其中加入1L蒸馏水和94.8g十二水硫酸铝钾(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液C)
(3)最后在剧烈搅拌溶液A的情况下，将溶液C以10mL/s的速度缓缓倒入溶液A中，得到乳白色固体产物。将所得的白色固体产物用蒸馏水洗5遍，然后将其放入真空烘箱100℃真空干燥12小时后将烘箱温度升至110℃继续真空干燥12小时。最终产物为白色凝胶。
实施例5-1(即对比例1)
一种橡胶添加剂，在中国专利CN 105418966中实施例3中被描述，其化学结构式为：
上述金属皂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和4g氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入27.4g 4-氨基苯甲酸(纯度≥98％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液A)
(2)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和60.8g油酸钠(纯度≥98％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液B)
(3)再取一个2L的烧杯，向其中加入1L蒸馏水和94.8g十二水硫酸铝钾(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液D)
(4)然后将溶液A和溶液B混合得到溶液C。最后在剧烈搅拌溶液C的情况下，将溶液D以10mL/s的速度缓缓倒入溶液C中，得到白色固体产物。将所得的白色固体产物用蒸馏水洗5遍，然后将其放入真空烘箱100℃真空干燥12小时后将烘箱温度升至110℃继续真空干燥12小时。最终产物为白色粉末。
实施例6～11，11-1
在以白炭黑为主要补强填料的橡胶混合物中分别加入实施例1～5，5-1所制得的金属皂，其中，橡胶混合物配方如表1所示。空白对照橡胶混合物配方如表1中实施例6所示，在实施例7的橡胶混合物中加入了实施例1所获得的产物，实施例8的橡胶混合物中加入了实施例2所获得的产物，在实施例9的橡胶混合物中加入了实施例3所获得的产物，在实施例10的橡胶混合物中加入了实施例4所获得的产物，在实施例11的橡胶混合物中加入了实施例5所获得的产物，在实施例11-1的橡胶混合物中加入了实施例5-1所获得的产物。实施例6～11-1中填料、助剂、硫化剂等的具体混炼步骤列在表2中。实施例1～5-1的金属皂产物与补强填料同时加入。混炼后的橡胶混合物在开炼机上出片，然后用平板硫化机进行固化，固化温度为150℃，固化时间为30分钟，即得到橡胶样品。
表1实施例6～11-1的配方表
表2混炼条件表
对实施例6～11-1制得的橡胶样品进行固化样品硬度、拉伸测试、机械性能测试以及湿滑测试，检测数据列于表3中。
从表3第9行的数据可以看出：在白炭黑填充天然橡胶中，空白样品(即实施例6)和添加了实施例1和实施例5的橡胶样品(即实施例7和实施例11)相比，添加含有多个羟基的金属皂之后的样品抗湿滑性能得到提升。
表3实施例6～11-1的橡胶样品的测试数据表
拉伸测试按照标准ASTM-D412进行，测试时环境温度为23℃。测试样品为环状，环内径1.43cm，环外径1.57cm，高度3.15cm。
安东帕EC302流变仪用于测定固化样品的机械性能。机械性能测试样品也是环状，尺寸与拉伸测试样品基本相同。测试条件为：60℃，频率0.5赫兹下应变从0.001％到15％的应变扫描。
实施例12-18
在以普通炭黑补强的橡胶混合物中加入实施例1～5-1所获得的金属皂产物。
橡胶混合物配方如表4所示。空白对照橡胶混合物配方如表4中实施例12所示，在实施例13的橡胶混合物中加入了实施例1所获得的产物，实施例14的橡胶混合物中加入了实施例2所获得的产物，在实施例15的橡胶混合物中加入了实施例3所获得的产物，在实施例16的橡胶混合物中加入了实施例4所获得的产物，在实施例17的橡胶混合物中加入了实施例5所获得的产物，实施例18的橡胶混合物中加入了实施例5-1所获得的产物。实施例12-18中填料、助剂、硫化剂等的具体混炼步骤列在表2中。实施例1～5中合成的金属皂产物与填料同时加入。混炼后的橡胶混合物在开炼机上出片，然后用平板硫化机进行固化，固化温度为150℃，固化时间为30分钟，即得到橡胶样品。
表4实施例12-18配方表
将上述实施例12-18制得的橡胶样品进行固化样品硬度、拉伸测试、机械性能测试以及湿滑测试，检测数据列于表5中。
表5实施例12-18的橡胶样品的测试数据表
拉伸测试按照标准ASTM-D412进行，测试时环境温度为23℃。测试样品为环状，环内径1.43cm，环外径1.57cm，高度3.15cm。
安东帕EC302流变仪用于测定固化样品的机械性能。机械性能测试样品也是环状，尺寸与拉伸测试样品基本相同。测试条件为：60℃，频率0.5赫兹下应变从0.001％到15％的应变扫描。
从表5第9行的数据可以看出：在炭黑填充天然橡胶中，空白样品(即实施例12)和添加了实施例1-5的橡胶样品(即实施例13-17)相比，添加含有多个羟基的金属皂之后的样品抗湿滑性能得到5％-20％的显著提升。
从表5第8行的数据可以看出：在炭黑填充天然橡胶中，空白样品(即实施例12)和添加了实施例1-4的橡胶样品(即实施例13-16)相比，添加含有多个羟基的金属皂之后的样品损耗因子降低，其中，添加了实施例3的橡胶制品(即实施例15)损耗因子降低13.9％。
综合表3和表5来看，在湿滑测试中，实例7，实例11和实例13-17制得的橡胶样品相比于未添加金属皂的橡胶样品在湿滑性能上得到提升，并且在炭黑填充的情况下，湿滑性能提升明显，损耗因子下降。
综合表3和表5可以发现，在湿滑测试中，本发明各实施例只添加了少量的10phr的金属皂，换算成质量分数仅为5％，理论上这种方法提高湿滑性能最多到20％左右，即使得到5％的湿滑性能提升，也已非常令人满意。特别是工业中增加抗湿滑性能采用的是填充100phr左右聚合物的方法，湿滑可以提升100％。对于一种添加剂，少量的添加，湿滑提升5％-20％已经不错了。
实施例19
一种橡胶添加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和0.2mol氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入0.2mol 2-羟基苯甲酸(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液A)
(2)在一个2L的烧杯中加入1L蒸馏水和0.2mol氢氧化钠固体(纯度≥97％，购自阿拉丁)。待氢氧化钠完全溶解后，加入0.2mol 11-羟基十六烷酸(纯度≥80％，购自TCI)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液B)
(3)再取一个2L的烧杯，向其中加入1L蒸馏水和0.2mol十二水硫酸铝钾(纯度≥99％，购自阿拉丁)。将上述混合物加热至90℃并剧烈搅拌1小时，直至溶液完全透明。(溶液C)
(4)然后将溶液A和溶液B混合得到溶液D。最后在剧烈搅拌溶液D的情况下，将溶液C以10mL/s的速度缓缓倒入溶液D中，得到白色固体产物。将所得的白色固体产物用蒸馏水洗5遍，然后将其放入真空烘箱100℃真空干燥12小时后将烘箱温度升至110℃继续真空干燥12小时，即得到最终产物。
本实施例步骤(1)中的2-羟基苯甲酸还可以替换为3,4-二羟基苯甲酸(原儿茶酸)，3,4,5-三羟基苯甲酸(没食子酸)，2,4-二羟基苯甲酸或苯邻二酚-3-羧酸(焦儿茶酸)中的任一种；
步骤(2)中的11-羟基十六烷酸也可以替换为16-羟基十七烷酸，12-羟基十八烷酸，6-羟基十九烷酸，11-羟基二十烷酸，2-羟基二十七烷酸，9,18-二羟基十八烷酸，11,18-二羟基十八烷酸，8,19-二羟基十九烷酸，9,19-二羟基十九烷酸，10-羟基癸酸，反-10-羟基-2-癸烯酸或葡萄糖酸中的任一种；
氢氧化钠可以替换为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠或氨水中任一种；
极性溶剂蒸馏水也可以替换为：四氢呋喃、丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙酸、正丁醇、异丙醇、丙醇、乙醇或甲醇中一种。
实施例20
除了步骤(1)中氢氧化钠的加入量改为0.1mol，2-羟基苯甲酸的加入量改为0.1mol；步骤(2)中氢氧化钠的加入量改为0.1mol，11-羟基十六烷酸的加入量改为0.1mol；步骤(3)中十二水硫酸铝钾的加入量改为0.15mol外，其余均与实施例18一样。
实施例21
除了步骤(1)中氢氧化钠的加入量改为0.15mol，2-羟基苯甲酸的加入量改为0.15mol；步骤(2)中氢氧化钠的加入量改为0.15mol，11-羟基十六烷酸的加入量改为0.15mol；步骤(3)中十二水硫酸铝钾的加入量改为0.25mol外，其余均与实施例18一样。
实施例22-24
在以白炭黑为主要补强填料的橡胶混合物中分别加入实施例19-21所制得的金属皂，得到如实施例22-24的橡胶混合物配方，具体可见表6所示(实施例22对应实施例19，依次类推)。
表6实施例22-24的配方表
按照上述配方进行如表2混炼条件的混炼，得到橡胶样品。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种橡胶添加剂，其特征在于，其化学结构式为：
其中，M为氧化态为+3或者+4的金属，R1为C5～C50的脂肪链，R2和R3为碳原子数0～50的脂肪链，R4为芳香环化合物，m、n为正整数，x为0或1，y为1或2，且x与y的和为2。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶添加剂，其特征在于，R1基团上的羟基为仲羟基或叔羟基。
3.根据权利要求1所述的一种橡胶添加剂，其特征在于，所述的芳香环化合物为苯、吲哚或苯环多聚体；
-R3-基团、-R2-基团均与-R4-基团中的苯环连接。
4.根据权利要求1所述的一种橡胶添加剂，其特征在于，所述的金属M选自以下金属元素中的一种：
元素周期表中ⅠB至ⅧB族的金属，或ⅢA至ⅥA族的金属。
5.根据权利要求4所述的一种橡胶添加剂，其特征在于，所述的金属M为铁、钛、铝或钒。
6.如权利要求1～5任一所述的橡胶添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取脂肪族羧酸和碱置于极性溶剂中，加热反应，直至溶液完全透明，得到脂肪族羧酸盐产物的溶液A；
(2)取芳香族羧酸和碱置于极性溶剂中，加热反应，直至溶液完全透明，得到生成芳香族羧酸盐产物的溶液B；
(3)取溶液A，或溶液A与溶液B的混合溶液，作为反应溶液，在搅拌条件下，倒入金属M盐溶液，反应得到固体产物，过滤，洗涤，干燥，即得到目的产物橡胶添加剂；
所述的脂肪族羧酸的结构式为：(OH)m-R1-COOH；
所述的芳香族羧酸的结构式为：
7.如权利要求1～5任一所述的橡胶添加剂用于轮胎橡胶、鞋底橡胶、减震橡胶、涂料或日化品的制备。
8.根据权利要求7所述的橡胶添加剂的应用，其特征在于，所述的橡胶添加剂用于轮胎橡胶、鞋底橡胶或减震橡胶制备时，对应适用的橡胶基质为热塑性弹性体或发泡弹性体。
9.根据权利要求8所述的橡胶添加剂的应用，其特征在于，所述的热塑性弹性体或发泡弹性体为丁苯橡胶，丁腈橡胶，天然橡胶，有机硅橡胶，聚氨酯橡胶或异丙橡胶。
10.根据权利要求7所述的橡胶添加剂的应用，其特征在于，所述的橡胶添加剂用于涂料制备时，对应适用的涂料为丙烯酸类，聚氨酯类，聚醚类或环氧类涂料；
所述的橡胶添加剂用于日化品制备时，对应适用的日化品为化妆品，香料，肥皂或牙膏。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611250228.1A CN106831842B (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种橡胶添加剂及其制备和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611250228.1A CN106831842B (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种橡胶添加剂及其制备和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106831842A true CN106831842A (zh) | 2017-06-13 |
| CN106831842B CN106831842B (zh) | 2020-06-26 |
Family
ID=59115267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611250228.1A Active CN106831842B (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种橡胶添加剂及其制备和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106831842B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108017802A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-11 | 同济大学 | 一种柔韧剂及其制备和应用 |
| CN108034077A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-15 | 同济大学 | 一种可引入橡胶组合物的添加剂及其制备和应用 |
| CN108059688A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-22 | 同济大学 | 一种纳米添加剂及其制备和应用 |
| CN108164748A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-06-15 | 同济大学 | 一种橡胶键合剂及其制备和应用 |
| CN108218905A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-29 | 同济大学 | 一种氨基化合物类橡胶添加剂及其制备和应用 |
| CN108250484A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-07-06 | 同济大学 | 一种官能团双封端结构的添加剂及其制备和应用 |
| CN108250482A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-07-06 | 同济大学 | 一种可改进橡胶动态力学性能的添加剂及其制备和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3734734A (en) * | 1964-01-22 | 1973-05-22 | Synergistics | Deproteinizing protein-containing solutions |
| US3736272A (en) * | 1971-11-01 | 1973-05-29 | Ppg Industries Inc | Low-density,freeze-resistant polyurethane foams |
| JP2011116920A (ja) * | 2009-12-07 | 2011-06-16 | Bridgestone Corp | ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ |
-
2016
- 2016-12-29 CN CN201611250228.1A patent/CN106831842B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3734734A (en) * | 1964-01-22 | 1973-05-22 | Synergistics | Deproteinizing protein-containing solutions |
| US3736272A (en) * | 1971-11-01 | 1973-05-29 | Ppg Industries Inc | Low-density,freeze-resistant polyurethane foams |
| JP2011116920A (ja) * | 2009-12-07 | 2011-06-16 | Bridgestone Corp | ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YAMADA, EISUKE等: "Modification of rubber with reactive filler. II. Modification of NBR with aluminum carboxylates having amino or hydroxyl groups", 《NIPPON GOMU KYOKAISHI》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108164748A (zh) * | 2017-11-22 | 2018-06-15 | 同济大学 | 一种橡胶键合剂及其制备和应用 |
| CN108164748B (zh) * | 2017-11-22 | 2019-12-03 | 同济大学 | 一种橡胶键合剂及其制备和应用 |
| CN108017802A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-11 | 同济大学 | 一种柔韧剂及其制备和应用 |
| CN108034077A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-15 | 同济大学 | 一种可引入橡胶组合物的添加剂及其制备和应用 |
| CN108059688A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-22 | 同济大学 | 一种纳米添加剂及其制备和应用 |
| CN108218905A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-29 | 同济大学 | 一种氨基化合物类橡胶添加剂及其制备和应用 |
| CN108250484A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-07-06 | 同济大学 | 一种官能团双封端结构的添加剂及其制备和应用 |
| CN108250482A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-07-06 | 同济大学 | 一种可改进橡胶动态力学性能的添加剂及其制备和应用 |
| CN108034077B (zh) * | 2017-12-15 | 2019-12-03 | 同济大学 | 一种可引入橡胶组合物的添加剂及其制备和应用 |
| CN108250484B (zh) * | 2017-12-15 | 2019-12-27 | 同济大学 | 一种官能团双封端结构的添加剂及其制备和应用 |
| CN108250482B (zh) * | 2017-12-15 | 2019-12-27 | 同济大学 | 一种可改进橡胶动态力学性能的添加剂及其制备和应用 |
| CN108017802B (zh) * | 2017-12-15 | 2019-12-27 | 同济大学 | 一种柔韧剂及其制备和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106831842B (zh) | 2020-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106831842A (zh) | 一种橡胶添加剂及其制备和应用 | |
| DE69632512T2 (de) | Polysiloxan-enthaltende Kautschukzusammensetzung | |
| DE69801351T2 (de) | Gummimischung und Reifen mit daraus bestehender Lauffläche | |
| DE69403379T2 (de) | Reifen und mit Kieselsäure verstärkte Lauffläche | |
| CN106749373A (zh) | 一种橡胶添加剂及其制备和应用 | |
| DE112012003530T5 (de) | Kautschukzusammensetzung für Reifenlaufflächen | |
| Weng et al. | Solving “magic triangle” of tread rubber composites with phosphonium-modified petroleum resin | |
| TWI476238B (zh) | 經處理之填料，包含其之組成物及所製得之物件 | |
| WO2007031144A1 (de) | Kautschukmischung und reifen | |
| CN108219392B (zh) | 一种兼具防紫外老化与保湿性的塑料助剂及其制备方法与应用 | |
| DE112014006319B4 (de) | Kautschukzusammensetzung, vulkanisiertes Produkt und Verwendung der Zusammensetzung zur Herstellung von Luftreifen | |
| DE112014006303B4 (de) | Modifiziertes Polymer, Kautschukzusammensetzung und Luftreifen | |
| CN105418966B (zh) | 一种橡胶添加剂及其制备和应用 | |
| JP4607042B2 (ja) | 油展ゴムの製造方法およびそれにより得られる油展ゴム | |
| CN105175930A (zh) | 一种向聚合物材料中添加填充剂的方法 | |
| CN105949536A (zh) | 具有高强度天然橡胶/碳纳米管导电复合薄膜的制备方法 | |
| CN106866444A (zh) | 一种橡胶添加剂及其制备和应用 | |
| CN106554528B (zh) | 丁苯橡胶/白炭黑/木质纤维素/蒙脱土橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN1206725A (zh) | 一种含高反式－1,4－聚异戊二烯的高性能轮胎胶料 | |
| CN106496794A (zh) | 具有净化车内空气功能的负离子塑料内饰件的制备方法 | |
| DE112014006321T5 (de) | Kautschukzusammensetzung, Modifiziertes Polymer und Reifen | |
| CN109735916A (zh) | 一种改性合成纤维的制备方法 | |
| CA1162677A (fr) | Compositions organopolysiloxaniques pateuses durcissant a chaud en elastomeres | |
| DE112016001707T5 (de) | Gummizusammensetzung und reifen | |
| JPH11323021A (ja) | トリメチロ―ルプロパン蒸留残渣含有ゴム混合物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |